(57)【要約】【課題】性能を上げて、燃料消費や汚染物質の排出を減らすことにより、従来の燃料噴射装置の欠点をなくし、信頼性が高い燃料噴射装置を提供すること【解決手段】燃料噴射装置であって、複数のインジェクタに燃料を供給するための、たとえば、コモンレール部などで形成されるストレージ部へ高圧の燃料を供給するポンプを備える。前記ポンプは、正弦圧縮行程を行う少なくとも１つの往復運動ポンプ機構からなる。前記燃料噴射装置には、前記コモンレール部内の圧力値がほぼ一定となるよう、各圧縮行程において複数の吐出動作を行うチョッパ部を備えた制御部で動作制御される少なくとも１つのバイパスソレノイドバルブが設けられている。前記ポンプ機構のそれぞれに、１つの対応するバイパスソレノイドバルブが連通しているのが望ましい。【選択図面】図１
2006017110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシリンダー（３）をもつ内燃エンジンのストレージ式燃料噴射装置であって、ストレージ部（６）へ高圧の燃料を供給するためのポンプ（７）と、対応する噴射サイクル（２７）において、その高圧の燃料を前記エンジン（２）の前記対応するシリンダー（３）内へ噴射するため、前記ストレージ部（６）から燃料供給される複数のインジェクタ（５）とからなり、なお、前記ポンプ（７）が、圧縮行程をもつ少なくとも１つの往復運動式ポンプ機構（１８）と、前記ポンプ（７）により前記ストレージ部（６）へ供給される燃料の圧力を制御する制御手段（１４、１４'）とからなり、さらに、前記制御手段が、前記ポンプ機構（１８）の圧縮行程（２４）において複数の吐出動作（２９、３１；３７〜３９；４３、４４、４６、４７）を行えるよう、チョッパ部（２８）により制御される少なくとも１つのバイパスソレノイドバルブ（１４、１４'）で構成されることを特徴とするストレージ式燃料噴射装置。
【請求項２】
前記チョッパ部（２８）が、前記ポンプ（７）のそれぞれの吐出動作（２９、３１；３７〜３９；４３、４４、４６、４７）を、前記圧縮行程（２４）の変動可能な時期内に動作制限できるよう、前記エンジン（２）の動作状態の関数として、パルス幅変調（ＰＷＭ）で前記バイパスソレノイドバルブ（１４、１４'）を動作制御することを特徴とする請求項１記載のストレージ式燃料噴射装置。
【請求項３】
前記チョッパ部（２８）が、吐出動作の数を前記ポンプ機構（１８）の圧縮行程の頻度で乗算した数に等しい頻度で、前記ポンプ機構（１８）の瞬時位置と速度の関数として、前記パルス幅変調を指示することを特徴とする請求項２記載のストレージ式燃料噴射装置。
【請求項４】
前記チョッパ部（２８）が、前記エンジン（２）のシリンダー（３）内への各噴射サイクル（２７）において、少なくとも１回の吐出動作（２９、３１；３７、３９；４３、４７）を指示することを特徴とする請求項２または３記載のストレージ式燃料噴射装置。
【請求項５】
前記噴射サイクル（２７）が、少なくとも１回の主噴射と、１回の補助噴射とからなり、少なくとも、前記各噴射サイクル（２７）に対応する吐出動作（２９、３１；３７、３９；４３、４７）が、少なくとも前記主噴射中に行われることを特徴とする請求項４記載のストレージ式燃料噴射装置。
【請求項６】
前記ポンプ（７）が、それぞれに、供給管（８）により前記ストレージ部（６）と連通する圧縮室（２０）を備える少なくとも２つのポンプ機構（１８）で構成され、前記各ポンプ機構（１８）が、前記対応する圧縮室（２０）内に配置された対応するパイパスソレノイドバルブ（１４）と一体構造に形成されていることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載のストレージ式燃料噴射装置。
【請求項７】
前記各バイパスソレノイドバルブ（１４）が、対応する給入バルブ（２５）と対応する吐出バルブ（３０）とのあいだの前記対応するポンプ機構（１８）の圧縮室（２０）と連通していることを特徴とする請求項６記載のストレージ式燃料噴射装置。
【請求項８】
前記各バイパスソレノイドバルブ（１４）が、給入管（１０）に配置されており、前記対応するポンプ機構（１８）の圧縮室（２０）と直接に連通していることを特徴とする請求項６記載のストレージ式燃料噴射装置。
【請求項９】
前記ポンプ（７）が、それぞれに、供給管（８）により前記ストレージ部（６）と連通する圧縮室（２０）を備える少なくとも２つのポンプ機構（１８）で構成され、前記パイパスソレノイドバルブ（１４'）が、前記ポンプ機構（１８）に共通配置されており、かつ、前記供給管（８）に設置されていることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載のストレージ式燃料噴射装置。
【請求項１０】
前記供給管（８）が、逆止バルブ（４８）を備えることを特徴とする請求項９記載のストレージ式燃料噴射装置。
【請求項１１】
前記両ポンプ機構（１８）が、同軸および対称に配置されており、共通カム（２２）で駆動されることを特徴とする請求項６、７、８、９または１０記載のストレージ式燃料噴射装置。
【請求項１２】
前記両ポンプ機構（１８）が、並列に配置されており、それぞれ２つの同軸カム（２２）で駆動されることを特徴とする請求項６、７、８、９または１０記載のストレージ式燃料噴射装置。
【請求項１３】
前記ポンプ（７）が、動力伝達器（２６）経由で前記エンジン（２）の通常の駆動軸（４）により駆動されるカム手段（２２）で制御されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２記載のストレージ式燃料噴射装置。
【請求項１４】
前記ポンプ（７）が、前記エンジン（２）のシリンダー（３）の半分の数に等しい数のポンプ機構（１８）を備えており、前記ポンプ（７）が、ポンプ（７）のシャフト（２３）と前記駆動軸（４）とのあいだの伝達比率が０．５で、駆動されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２または１３記載のストレージ式燃料噴射装置。
【請求項１５】
前記エンジン（２）が４本のシリンダー（３）を備え、前記ポンプ（７）が３つのポンプ機構（１８）で構成され、そのため、前記ポンプ（７）が、そのポンプ（７）のシャフト（２３）と前記駆動軸（４）とのあいだの伝達比率が０．７５で、駆動されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１２、１３または１４記載のストレージ式燃料噴射装置。
【請求項１６】
前記動力伝達器（２６）が、少なくとも１本の通常のカムシャフト（２３）を、前記駆動軸（４）の回転速度の半分の速度で駆動し、かつ、前記ポンプ（７）が、前記４ストロークのエンジン（２）のシリンダー（３）の半分の数に等しい数のポンプ機構（１８）で構成されており、前記ポンプ機構（１８）が、前記カムシャフト（２３）に固定されたカム（２２）で駆動されることを特徴とする請求項１３、１４または１５記載のストレージ式燃料噴射装置。
【請求項１７】
前記ポンプ（７）が、前記通常の駆動軸（４）の回転速度から独立した速度で回転するカム手段（２２）で駆動され、前記パイパスソレノイドバルブ（１４、１４'）が、前記ポンプ機構（１８）のピストンセンサーの制御に基づいて、前記チョッパ部（２８）で動作制御されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１または１２記載のストレージ式燃料噴射装置。
【請求項１８】
複数の燃料インジェクタ（５）に燃料を供給するストレージ部（６）へ燃料を供給するための高圧ポンプであって、そのポンプ（７）が、圧縮行程をもつ少なくとも１つの往復運動式ポンプ機構（１８）からなり、前記各ポンプ機構（１８）が、供給管（８）に連通している圧縮室（２０）を備えており、前記ポンプ機構（１８）が、前記対応する圧縮室（２０）内に配置された対応するパイパスソレノイドバルブ（１４）と一体構造に形成されていることを特徴とする高圧ポンプ。
【請求項１９】
前記パイパスソレノイドバルブ（１４）が、前記ポンプ機構（１８）と同軸に配置されていることを特徴とする請求項１８記載の高圧ポンプ。
【請求項２０】
さらに、２つの交互に作動するポンプ機構（１８）からなり、前記ポンプ（７）が、それぞれに、対応するポンプ機構（１８）と同軸に配置された２つのパイパスソレノイドバルブ（１４）と一体構造に形成されていることを特徴とする請求項１９記載の高圧ポンプ。
【請求項２１】
前記両ポンプ機構（１８）が、同軸および対称に配置されており、共通カム（２２）で駆動されることを特徴とする請求項２０記載の高圧ポンプ。
【請求項２２】
前記両ポンプ機構（１８）が、並列に配置されており、それぞれ２つの同軸カム（２２）で駆動されることを特徴とする請求項２０記載の高圧ポンプ。
【請求項２３】
前記ポンプ機構（１８）の各圧縮行程（２４）において複数の吐出動作（２９、３１；３７〜３９；４３、４４、４６、４７）を行えるよう、前記バイパスソレノイドバルブ（１４、１４'）の動作制御をするため、チョッパ部（２８）が備わっていることを特徴とする請求項１８、１９、２０、２１または２２記載の高圧ポンプ。
【請求項２４】
前記チョッパ部（２８）が、前記ポンプ（７）のそれぞれの吐出動作（２９、３１；３７〜３９；４３、４４、４６、４７）を、前記圧縮行程（２４）の変動可能な時期内に動作制限できるよう、前記エンジン（２）の動作状態の関数として、パルス幅変調（ＰＷＭ）で前記バイパスソレノイドバルブ（１４、１４'）を動作制御することを特徴とする請求項２２記載の高圧ポンプ。
【請求項２５】
内燃エンジン（２）の少なくとも１つの燃料インジェクタ（５）のためのストレージ部（６）内の燃料の圧力を制御する方法であって、圧縮行程を行う少なくとも１つの往復運動式ポンプ機構（１８）により燃料がストレージ部（６）へ供給され、圧縮行程（２４）の前記ポンプ機構（１８）がバイパスソレノイドバルブ（１４、１４'）を備えており、前記ポンプ機構（１８）の圧縮行程（２４）において
前記エンジン（２）の動作状態の関数として前記ストレージ部（６）内の燃料圧力の最適値を判断する工程と、
前記ポンプ機構（１８）の圧縮行程のため複数の吐出動作を行うため、バイパスソレノイドバルブ（１４、１４'）を駆動する工程と、
前記インジェクタ（５）の噴射動作中に、前記ストレージ部（６）内の燃料の圧力をほぼ一定に維持するため、各吐出動作を制御する工程とからなる、燃料圧力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃エンジンのストレージ式燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の内燃エンジンの燃料噴射装置は、一般的に、所定の燃料ストレージ量をもつコモンレール部へ高圧の燃料を供給し、それぞれのエンジンのシリンダーに対応して設置された複数のインジェクタへ燃料を供給するためのポンプで構成されている。前記ポンプは、給入行程および圧縮行程つまり吐出行程を行う少なくとも１つの往復運動ポンプ機構からなる。
【０００３】
周知のように、燃料を適性に噴射するためには、最大負荷状態において１６００バー程度の非常な高圧にする必要がある。エンジンの排気ガス中における汚染物質を抑制するための最近の基準では、インジェクタに供給される燃料の圧力値は、集中電子制御での処理の観点から、排気ガス中の汚染物質量の判断のさい最も重要視される低／中位負荷状態において、同じシリンダーへの「シリンダー／シリンダー」条件や「噴射／噴射」条件で、できるかぎり正確な再現性をもつことが要望されている。コモンレール部の容量を、各燃焼サイクル中のそれぞれのインジェクタによる燃料の噴射量の１００倍以上にすると、コモンレール部内の設定圧力の変動を抑制することができる。しかしながら、そのようなコモンレール部はサイズが大きくなり、エンジンに登載するのが難しくなってしまう。
【０００４】
そこで、前記集中制御部で処理するコモンレール部内の圧力値を適性化するため、燃料噴射装置には、エンジンの多様な動作パラメータに基づいて電子制御部により制御できるバイパスソレノイドバルブが、ポンプとコモンレール部のあいだのに供給管に取り付けられている。また別の例では、各インジェクタの動作に同期するカム手段によりポンプ機構を駆動することが試みられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来の燃料噴射装置では、バイパスソレノイドバルブにより、インジェクタに給入される燃料の過剰分をタンクに戻されるため、ポンプを絶え間なく最大吐出動作させる必要があり、ひいては熱エネルギーを発生させるという欠点が存在する。
【０００６】
よく知られているように、エンジンを始動させた後、点火動作前に、点火に要する燃料の適性な噴霧化を行うため、燃料を所定の圧力値まで上げる必要がある。しかし、ストレージ部のせいで、始動時の動作を短くできないため、圧力が適性値になる前に燃料の噴射が行われてしまい、エンジン始動時のサイクル中の燃焼が不安定になる。
【０００７】
そのため、前記方法では、排気ガス中の汚染物質量の判断の際、内燃エンジンの始動中に排出される分も加算する必要があり、最新の抑制基準に適合しないという欠点が生まれる。最新の抑制基準に適合させるには、エンジンのサイクル動作の初期時において燃料を適性な圧力値まで上げることが重要となる。
【０００８】
最後に、通常の高圧ポンプは２個の並列したポンプ機構からなり、それぞれのポンプ機構には、給入圧縮室が備わり、それら２つのシリンダー室のあいだにバイパスバルブが設けられており、燃料の過剰分を片方のシリンダー室から他方のシリンダーへ排出する作業を行う。
【０００９】
この形式のポンプの短所は、片方では高圧、他方では低圧であるため、２つの圧縮室の連通域でキャビテーションが発生し、それゆえ、圧縮室の充填量が減少し、容量有効率が悪くなることである。その短所をなくすため、２０バー程度の圧力を発生させるための予備供給ポンプを備える必要があり、その予備供給ポンプの動作寿命という新たな問題が発生する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的は、性能を上げて、燃料消費や汚染物質の排出を減らすことにより、従来の燃料噴射装置の欠点をなくし、信頼性が高い燃料噴射装置を提供することである。
【００１１】
本発明に関わる複数のシリンダーをもつ内燃エンジンのストレージ式燃料噴射装置は、ストレージ部へ高圧の燃料を供給するためのポンプと、対応する噴射サイクルにおいて、その高圧の燃料を前記対応するシリンダー内へ噴射するため、前記ストレージ部から燃料供給される複数のインジェクタとからなり、なお、前記ポンプが、圧縮行程をもつ少なくとも１つの往復運動式ポンプ機構と、前記ポンプにより前記ストレージ部へ供給される燃料の圧力を制御する制御手段とで構成されており、前記制御手段が、前記ポンプ機構の圧縮行程において複数の吐出動作を行えるよう、チョッパ部により制御される少なくとも１つのバイパスソレノイドバルブで構成されることを特徴とする。
【００１２】
特に前記高圧ポンプは、高圧の瞬時吐出量を供給できる。また、前記チョッパ部は、前記ポンプのそれぞれの吐出動作を、前記圧縮行程の変動可能な時期内に動作制限できるよう、前記エンジンの動作状態の関数として、前記バイパスソレノイドバルブをパルス幅変調制御するため、電子制御部により制御される。
【００１３】
さらにまた、本発明は、複数の燃料インジェクタに燃料を供給するストレージ部へ燃料を供給するための高圧ポンプに関し、その高圧ポンプは、圧縮行程をもつ少なくとも１つの往復運動式ポンプ機構からなり、前記各ポンプ機構）は、供給管に連通している圧縮室を備えており、前記ポンプ機構が、前記対応する圧縮室内に配置された対応するパイパスソレノイドバルブと一体構造に形成されている。
【００１４】
本発明は、内燃エンジンの少なくとも１つの燃料インジェクタのためのストレージ部内の燃料の圧力を制御する方法に関し、その方法では、圧縮行程を行う少なくとも１つの往復運動式ポンプ機構により燃料がストレージ部へ供給され、前記ポンプ機構がバイパスソレノイドバルブを備えており、
前記エンジンの動作状態の関数として前記ストレージ部内の燃料圧力の最適値を判断する工程と、
前記ポンプ機構の圧縮行程のため複数の吐出動作を行うため、バイパスソレノイドバルブを駆動する工程と、
前記インジェクタの噴射動作中に、前記ストレージ部内の燃料の圧力をほぼ一定に維持するため、各吐出動作を制御する工程とからなる。
【００１５】
前記ストレージ部は、複数のインジェクタに燃料を供給できるように設定しても構わない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、性能を上げて、燃料消費や汚染物質の排出を減らすことにより、従来の燃料噴射装置の欠点をなくし、信頼性が高い燃料噴射装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明による複数の非限定の好適実施例を、付随図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００１８】
図１に示すのは、番号１で示す、たとえばディーゼルエンジン２などの内燃エンジンのコモンレール式燃料噴射装置である。エンジン２は、駆動軸４を回転させるため対応するピストン（図示しない）と共同動作する、たとえば４本などの複数のシリンダー３で構成される。
【００１９】
前記燃料噴射装置１は、それぞれのシリンダー３へ高圧の燃料を噴射するための、対応するシリンダー３に連接された複数のインジェクタ５からなる。インジェクタ５は、単数または複数のインジェクタに対して所定容量をもつストレージ部に接続されている。図示の本実施例におけるストレージ部は、互いに接続された複数のインジェクタ５に対して共通のコモンレール部６で構成される。コモンレール部６は、番号７で示す高圧ポンプから、高圧供給管８を経由して高圧の燃料が供給される。その高圧ポンプ７には、低圧ポンプ、つまり、例としてモータ駆動のポンプ９から低圧供給管１０を経由して燃料が供給されている。モータ駆動ポンプ９は、一般的には、燃料噴射装置１の燃料の過剰分を戻すための排出管１２が繋がる燃料タンク１１内部に設置されている。燃料タンク１１へは、インジェクタ５からの燃料排出分と、ソレノイド調整バルブ１５で圧力調整されたコモンレール部６内の燃料過剰分とが、前記排出管１２から戻される。
【００２０】
前記コモンレール部６内の燃料の圧力を調整するため、高圧ポンプ７の吐出量を調整する制御手段が、前記高圧ポンプ７と燃料タンク１１のあいだに設けられており、制御手段は、コモンレール部６内の圧力を所定値に維持できるよう、対応する排出管１３経由で燃料タンク１１まで燃料過剰分を搬送するための少なくとも１つのバイパスソレノイドバルブ１４からなる。
【００２１】
前記燃料タンク１１は、大気圧となっている。実際の動作では、モータ駆動ポンプ９により、燃料はたとえば２〜３バー程度の低圧値まで加圧され、続いて、高圧ポンプ７により、前記給入管１０から給入された燃料はたとえば１６００バー程度の高圧値まで加圧されて、高圧管８を経由してコモンレール部６へ送られる。そして、エンジン２の一般的な集中制御マイクロプロセッサーである電子制御部１６に制御されて、最小量から最大量までの噴射量の燃料がそれぞれのインジェクタ５から対応するシリンダー３内へ噴射されるのである。
【００２２】
前記制御部１６には、対応するセンサーで検出されるアクセルペダルの位置や駆動軸４の回転速度、および、圧力センサー１７で計測されるコモンレール部６内の燃料の圧力値などのエンジン２の動作状態を示す信号が入力される。制御部１６は、所定のプログラムによりそれら入力信号を処理して、それぞれのインジェクタ５の動作開始時期や動作時間を決定し、かつ、圧力調整ソレノイドバルブ１５の動作を制御する。
【００２３】
前記高圧ポンプ７は、単数または複数の往復運動するポンプ機構１８で構成され、それぞれのポンプ機構１８が、ピストン２１が内部をスライド動作する圧縮室２０をもつシリンダー１９を備える。それぞれの圧縮室２０は、給入バルブ２５を経由して給入管１０、および、吐出バルブ３０を経由して排出管８に連通している。
【００２４】
前記ピストン２１は、高圧ポンプ７の制御シャフト２３に取り付けられたカム手段２２により駆動され、以下に詳細に説明するように、給入行程と、圧縮行程つまり吐出行程とからなる正弦往復運動を行う。図６〜９のグラフには、前記ポンプ機構１８の圧縮行程が実線２４で示されており、つまり、バイパスソレノイドバルブ１４を利用しないポンプ機構１８からの吐出量が図示されている。
【００２５】
本実施例の高圧ポンプ７のシャフト２３は、伝達機構２６により駆動軸４に接続されており、インジェクタ５から対応するシリンダー３への噴射動作のための圧縮行程２４を制御できる。エンジン２が４ストロークなので、高圧ポンプ７の動作速度はエンジン２の回転速度の半分である（伝達係数が０．５）。
【００２６】
また、前記制御シャフト２３は、エンジンのその他の装置も駆動できるよう設計することも可能で、エンジンが４ストロークの場合、エンジン２のシリンダー３の給入バルブや排気バルブを動作制御する周知カム軸とし、制御シャフト２３と駆動軸４との回転速度比が一定となるよう設定しても構わない。別の例として、制御シャフト２３を、駆動軸４から独立した回転速度で動作させることもできる。
【００２７】
前記エンジンのシリンダーが４個、または、それ以上の場合、一般的には、高圧ポンプ７は、単一の共通カム手段で駆動される複数のポンプ機構１８で構成される。詳しく言えば、図１の実施例で示すように、共通カム２２に駆動される２つの対称配置のポンプ機構１８で高圧ポンプ７が形成されるのである。
【００２８】
最新の４ストロークエンジンでは、図６〜９の番号２７で示すように、噴射サイクルは、エンジン２の動作状態の関数として判断される一連の燃料噴射過程からなる。その過程は、少なくとも１回の主噴射動作と、その主噴射の前および／または後に続く１回または数回の噴射動作で構成される。それゆえ、それら噴射過程において、対応したコモンレール部６内の燃料の圧力値の変動が発生する。
【００２９】
本発明では、無用な空間を削減し、不要な燃料の吐出量を最小限にするため、バイパスソレノイドバルブ１４が高圧ポンプ７と一体に設置されている。詳しく言えば、それぞれのポンプ機構１８が対応するソレノイドバルブ１４に連結されており、バルブ閉止のときには、燃料を高圧ポンプ７からコモンレール部６へ送り、バルブ開放のときには、燃料を高圧ポンプ７から燃料タンク１１へ戻すことができる。
【００３０】
前記ソレノイドバルブ１４の動作は、高圧ポンプ７の動作速度に関連した頻度で、パルス幅変調（ＰＷＭ）論理信号を使った制御部１６により制御される。詳しく言えば、エンジン２の動作状態の関数としてのパルス長を、吐出回数をピストン２１の圧縮行程の頻度で乗算した数に等価である周波数でのピストン２１の動作速度や瞬時位置の関数として演算する。それゆえ、高圧ポンプ７の吐出動作が、バイパスバルブ１４が動力切断つまり閉止されたとき、ポンプ機構１８の圧縮行程２４の一部に制限されるのである。そして、圧縮行程２４の残り部分においては、バイパスバルブ１４が開放され、圧縮室が燃料タンク１１と連通されるため、燃料は簡単に燃料タンク１１へ戻ることができ、それゆえ、高圧ポンプ７のエネルギー拡散を低下させることができる。それぞれのポンプ機構１８の実際の吐出角度は、エンジン２の動作状態の関数として、つまり、インジェクタ５に必要な噴射量として算定される。
【００３１】
前記バイパスバルブ１４の動作を制御するため、ピストン２１の位置と速度を確認する必要があるが、ポンプシャフト２３と駆動軸４との比伝達率から判断することが可能である。たとえば図１の例の場合、ポンプ機構１８の数がエンジン２のシリンダー３の数の半分であるから、伝達率が０．５となる。さらに、エンジン２が４個のシリンダー３を備え、高圧ポンプ７が３つのポンプ機構からなる場合、伝達率は０．７５となる。別の例として、ピストン２１の位置と速度を、高圧ポンプ７のシャフト２３の移動／速度変換器で測定しても構わない。
【００３２】
前記各バイパスソレノイドバルブ１４は、説明を明確にするため別途の図面に図示された、所定のソフトウェアとして前記制御部１６と一体設置されているチョッパ部２８を経由して前記制御部１６で動作制御される。チョッパ部２８により、高圧ポンプ７の圧縮行程２４における少なくとも２回の吐出動作が行われ、エンジン２のインジェクタ５の噴射サイクル２７において少なくとも１回の噴射動作を行えるよう前記ソレノイドバルブ１４が制御されるが、さらに、高圧ポンプ７の圧縮行程のある期間にチョッパ吐出を選択的に行うことも可能である。その結果、コモンレール部６内の圧力がほぼ一定、あるいは、圧力変動がわずかとなり、従来技術と比べて、コモンレール部６のサイズを小さくできるのである。
【００３３】
本発明の１番目の変更例として、図６のグラフに示すように、チョッパ部２８からの命令で、高圧ポンプ７の圧縮行程において２回の吐出動作２９と３１を行う。図の２つの曲線２４は、それぞれのポンプ機構１８の２回の連続圧縮行程２４を表している。インジェクタ５の各噴射サイクル２７において、高圧ポンプ７が対応する２回の燃料の吐出動作２９と３１を行うため、コモンレール部６内の圧力値を直ちに回復させることができる。圧縮行程２４の２回の吐出動作２９と３１は、インジェクタ５からの燃料の噴射量に応じて、１つのポンプ行程から別のポンプ行程へ変化するカム２２の回転角度に対応して継続させても構わない。
【００３４】
図８における曲線３２は、前記バイパスソレノイドバルブ１４を制御するためチョッパ部２８から出力される信号を示し、曲線３５は、噴射サイクル動作２７を制御する制御部１６の信号を示し、曲線３３は、ポンプ機構１８での圧力変動を示し、曲線３４は、コモンレール部６内の圧力変動を示している。
【００３５】
図８から明らかなように、ポンプ機構１８の吐出動作２９と３１のそれぞれにおいて、対応する圧縮室２０内の圧力は、最初に急速に上昇し、次の噴射サイクル２７では緩やかに上昇して、最後に、ソレノイドバルブ１４の作動開始と同時に、給入時の圧力値まで急速に下降する。そして、曲線３４で示すように、コモンレール部６内の圧力値は、噴射サイクル２７の前には上昇し、噴射サイクル２７中にはほぼ一定に保持され、噴射装置１の不可避である燃料漏れのせいで、隣り合う２回の噴射サイクル２７の中間では、緩やかに下降している。
【００３６】
本発明の別の実施例として、図９のグラフでしめすように、チョッパ部２８により、高圧ポンプ７の圧縮行程２４において３回の吐出動作３７、３８、３９を制御する。吐出動作３７と３９は、２回の噴射サイクル２７において実行されるが、吐出動作３８は、ポンプ機構１８の圧縮行程２４中の２回の吐出動作３７と３９の中間において実行される。図９の曲線４１は、噴射制御信号を示し、曲線４２は、コモンレール部６内の燃料の圧力変動を示しており、噴射装置１の様々の構成部品からの燃料漏れに起因するコモンレール部６内の圧力低下が、吐出動作３８により回復される様子が図示されている。
【００３７】
本発明のさらに別の実施例を図７に示しており、チョッパ部２８により、２つのインジェクタ２７からエンジン２のシリンダー３への噴射が行われる圧縮行程２４にて、４回の吐出動作４３、４４、４６、４７が実行される。その場合、吐出動作４３、４４、４６、４７は互いに同期しているが、噴射サイクル２７は高圧ポンプ７の吐出動作に同期する必要はない。説明したように、バイパスソレノイドバルブ１４は、そのバイパスソレノイドバルブ１４と圧縮室２０とのあいだの配管の長さを最短にできるよう、対応するポンプ機構１８の圧縮室２０に隣接、あるいは、それに対向させて、高圧ポンプ７と一体構造に形成されている。それゆえ、動作中には、バイパスソレノイドバルブ１４は、加圧された燃料の最小量を通過させるだけでよく、動作応答性が向上し、サイズも大きくする必要がない。
【００３８】
図１の実施例では、２つのポンプ機構１８のそれぞれが、対応するシリンダー１９の圧縮室２０内部のバイパスソレノイドバルブ１４と一体構造に形成されている。図２の実施例では、高圧ポンプ７が、図１の実施例と同じように、２つのポンプ機構１８で構成されている、一方で、バイパスソレノイドバルブ１４は、対応するポンプ機構１８と一体構造となっており、圧縮室２０の低圧供給管１０に接続されている。その場合、バイパスソレノイドバルブ１４は、対応するポンプ機構の給入バルブとしての役目もする。
【００３９】
図３の実施例では、２つのポンプ機構１８が、並列に形成されており、互いに１８０度の位相差で制御シャフト２３に取り付けられた２個のカム２２で駆動されるが、２つのポンプ機構１８のそれぞれも、対応する圧縮室２０内部に設置されたバイパスソレノイドバルブ１４と一体構造になっている。図３の実施例の特徴として、前記並列の２つのポンプ機構１８からなる高圧ポンプ７は、製造がより簡単にでき、サイズもより小さくできる。
【００４０】
本発明の特徴の１つは、単数または複数の燃料インジェクタ５のための燃料ストレージ部６へ燃料が供給される高圧ポンプ７である。前記高圧ポンプ７は、そのポンプ機構１８の圧縮室２０に配置された対応するバイパスソレノイドバルブ１４と一体構造に形成された、少なくとも１つのポンプ機構１８で構成されている。詳しく言えば、バイパスソレノイドバルブ１４は、ポンプ機構１８と同軸構成となっており、２つのポンプ機構１８で高圧ポンプ７が構成されている場合は、高圧ポンプ７は、それぞれ対応するポンプ機構１８と同軸構成の２個のバイパスソレノイドバルブ１４と一体構造に形成される。２つのポンプ機構１８は、図１と２で示すように、共通カム２２で駆動できるよう、互いに同軸で対向配置に構成しても構わない。あるいは、図３で示すように、２つのポンプ機構１８を平行配列し、２つの同軸カム２２で駆動することも可能である。
【００４１】
また、各ポンプ機構１８に対して１個のバイパスソレノイドバルブ１４を設ける代わりに、高圧ポンプ７に対して１個のバイパスソレノイドバルブ１４'を備えることも可能である。図４と５に示す実施例では、１個のバイパスソレノイドバルブ１４'が両方のポンプ機構１８に対して形成されている。さらに詳しく言えば、図４の実施例では、バイパスソレノイドバルブ１４'が、図１の実施例に示すように対向配置された２つのポンプ機構１８に共通の供給管８の分支部８'に取り付けられており、かつ、供給管８に設置された逆止弁４８に連通している。
【００４２】
図５の実施例では、バイパスソレノイドバルブ１４'が、図３の実施例に示すように並列配置された２つのポンプ機構１８に共通の供給管８の分支部８'に取り付けられており、かつ、供給管８に設置された逆止弁４８に連通している。
【００４３】
説明したように、高圧ポンプ７の制御シャフト２３と駆動軸４の動作が、たとえば、機械式伝達部２６により、同時に起こるため、ポンプ機構１８の制御シャフト２３の角度位置と噴射動作とのあいだには明確な相関関係が成立し、バイパスソレノイドバルブ１４または１４'による好適操作でのコモンレール部６内の圧力を調整するため、高圧ポンプ７の制御シャフト２３の角度位置の関数としてチョッパ部２８が制御部１６により自動的に制御される。他方、高圧ポンプ７の制御シャフト２３が、駆動軸４の回転速度から独立した速度で駆動される場合には、制御シャフト２３の角速度の位置は、センサーにより計測されて、その信号が制御部１６へ送られるので、コモンレール部６内の圧力は、制御シャフト２３の位置と角速度の関数として、バイパスソレノイドバルブ１４または１４'により調整できる。
【００４４】
前記制御部１６は、コモンレール部６の圧力最大値の関数として、ポンプ機構１８の圧縮行程において、周知のフィードバック方法を使ってバイパスソレノイドバルブ１４または１４'の動作を制御できるよう設定することも可能である。
【００４５】
上記の本発明の燃料噴射装置が実施する方法として、バイパスソレノイドバルブ１４、１４'を備え、圧縮行程を行う少なくとも１つの往復運動式ポンプ機構１８により燃料がストレージ部６へ供給される、内燃エンジン２の少なくとも１個の燃料インジェクタ５のため、ストレージ６内の燃料の圧力値を制御する方法がある。その制御方法の特徴として、
前記エンジン２の動作状態の関数として前記ストレージ部６内の燃料圧力の最適値を判断する工程と、
前記ポンプ機構１８の圧縮行程のため複数の吐出動作を行うため、バイパスソレノイドバルブ１４、１４'を駆動する工程と、
前記インジェクタ５の噴射動作中に、前記ストレージ部６内の燃料の圧力をほぼ一定に維持するため、各吐出動作を制御、できれば、フィードバック制御する工程とからなる。
【００４６】
従来の装置と比べて、本発明の燃料噴射装置の長所は、上記の説明から明白であろう。特に、前記各ポンプ機構１８の複数の燃料吐出動作のおかげで、コモンレール部６のサイズが小さくでき、それゆえ、エンジン登載空間における燃料噴射装置の配置の簡略化が可能となる。
【００４７】
上記の燃料噴射装置におけるその他の変更や改良が、付随する特許請求範囲を逸脱することなく可能であるのも明瞭に理解できよう。たとえば、高圧ポンプ７を、３個またはそれ以上の数のラジアルポンプ機構からなるポンプ構成とすることも可能であり、高圧ポンプ７を、４本シリンダーエンジン以外にも利用しても構わない。ポンプ７はポンプ機構１８のみを設置することも可能である。
【００４８】
また、図２の実施例において、前記バイパスソレノイドバルブ１４と単数または複数の圧縮室２０とのあいだに給入バルブを設置することも可能である。さらに、図２の実施例の２つのポンプ機構１８を、図３や図５の実施例のように、並列配置しても構わない。そして、最後に、前記チョッパ部２８を、異なった回数の吐出動作ができるよう変更することも可能だし、前記チョッパ部２８を、前記制御部１６とは別の電子回路または電気回路で構成しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施例のコモンレール式燃料噴射装置の概略図である。
【図２】本発明による燃料噴射装置の別に実施例の詳細図である。
【図３】本発明による燃料噴射装置の別に実施例の詳細図である。
【図４】本発明による燃料噴射装置の別に実施例の詳細図である。
【図５】本発明による燃料噴射装置の別に実施例の詳細図である。
【図６】本発明による燃料噴射装置の動作特性図である。
【図７】本発明による燃料噴射装置の別に実施例の詳細図である。
【図８】本発明による燃料噴射装置の別に実施例の詳細図である。
【図９】本発明による燃料噴射装置の別に実施例の詳細図である。
【符号の説明】
【００５０】
２  エンジン
３  シリンダー
６  ストレージ部
７  ポンプ
８  供給管
１４、１４' バイパスソレノイドバルブ
１８  ポンプ機構
２０  圧縮室
２２  共通カム
２３  シャフト
２４  圧縮工程
２６  動力伝達機構
２９、３１、３７、３９、
４３、４６、４７  吐出動作
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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